通过简单、通用的方法快速构筑具有任意结构复杂性和可控直径的管状水凝胶结构长期以来面临着巨大的挑战。近期，烟台先进材料与绿色制造山东省实验室（简称黄渤海实验室）精密制造材料与技术团队受蜘蛛丝变性能力的启发，提出了一种通过高浓度碱诱导聚乙烯醇/离子液体（PVA/ILs）溶液络合而实现快速凝胶化的新策略，即碱诱导分子聚集（AMA）以应对挑战。该策略能快速制造出直径可调、厚度可控、拉伸强度高达1.1MPa、断裂伸长率超过600%的管状水凝胶结构。如图1所示，与蜘蛛丝的流动诱导结晶实现快速液-固转变类似，通过碱诱导PVA分子链羟基的去质子化并与离子液体中阳离子的络合而实现快速凝胶化。分子动力学模拟表明，体系中的相变发生在0.5 ns以内。更为重要的是，两种溶液的扩散具有方向性，即总是从碱扩散向PVA/ILs中，这种特殊的具有方向性的扩散使其能较易的通过挤出式3D打印制造腔体结构，为简单快速制造管状水凝胶结构提供了巨大的潜力。
图1. 受蜘蛛丝的快速固化过程启发，制备管状水凝胶结构的示意图及分子动力学模拟
原文链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/mh/d4mh01291g
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